Apprenez ce que signifie chaque entrée, où trouver la valeur correcte et comment lire les résultats de vent, de neige, de stress, de déflexion et de couple de suivi sans vous perdre dans les notations techniques.
Réponse rapide : Commencez par sélectionner le système de montage. Entrez la taille du module, la disposition, les données de vent et de neige du site, puis ajoutez les propriétés de section réelles et les forces d'analyse de vos éléments. Le calculateur met à jour immédiatement. Un “Pass” vert signifie que la demande entrée est dans les limites entrées ; “Review” signifie que la demande dépasse cette limite. Ni l'un ni l'autre n'est une approbation de construction.
Qu'est-ce que vérifie le calculateur de charge structurelle de montage solaire ?
Le Calculateur de charge structurelle de montage solaire LuminVolt est un outil d'ingénierie préliminaire pour deux systèmes de support PV courants : un tableau à pente fixe et un suivi mono-axe. Il convertit le cahier d'ingénierie fourni en un formulaire basé sur un navigateur, de sorte que chaque résultat dépendant change dès que vous modifiez une entrée.
Pour une structure à pente fixe, l'outil calcule la pression de vent de base, la charge de vent de conception, la charge de neige de conception, les charges distribuées, le stress des éléments combinés, l'utilisation et les limites de déflexion. Pour un suivi, il calcule la pression de vent dans deux cas d'exploitation, le couple eccentricité vent, le couple eccentricité gravité, le couple unitaire le long du tube de couple et une valeur de charge de neige.
Ce calculateur est pour des vérifications préliminaires et des discussions techniques. Il ne sélectionne pas les vitesses de vent de conception locales, les catégories d'exposition, les facteurs d'importance, les cas de charge, les capacités de connexion, la résistance du fondation ou les règles de code pour vous. La conception finale doit être vérifiée selon le code adopté sur le site du projet et approuvée par un ingénieur structurel qualifié si nécessaire.
Aux États-Unis, ASCE/SEI 7-22 couvre les charges environnementales et les combinaisons de charges pour la conception structurelle. ASCE publie également guides de travail pour ses dispositions sur le vent et la neige.. Les projets dans d'autres pays peuvent suivre des normes nationales différentes. Utilisez la norme mentionnée dans les documents de votre projet plutôt que de supposer qu'une méthode s'applique partout.
Que devez-vous préparer avant d'ouvrir le calculateur ?
Vous pouvez explorer l'outil avec ses valeurs par défaut, mais un contrôle réel du projet nécessite des entrées vérifiées. Rassemblez d'abord les informations suivantes :
- Longueur, largeur, masse et quantité du module PV
- Disposition de la table, portées des éléments et longueur des tubes de torsion
- Vitesse du vent et densité de l'air sur le site de conception
- Données de terrain ou d'exposition et coefficient de hauteur correct
- Densité de la neige, profondeur de la neige, pente du toit ou du panneau
- Surface des éléments, module de section et résistance de conception du matériau
- Contraintes d'analyse, moments de flexion et déformations réelles
- Combinations de charges applicables et norme de conception du projet
Les valeurs du module viennent généralement du tableau des caractéristiques du fabricant. Les propriétés de section devraient provenir du dessin approuvé du profil en acier ou en aluminium. Les valeurs du vent, de la neige, du terrain et des combinaisons de charges devraient provenir de la base de conception du projet, des données de l'autorité locale ou des calculs d'un ingénieur.
Le module à pente fixe et les longueurs des éléments utilisent les millimètres, tandis que la profondeur de la neige utilise les mètres. La géométrie du suivi utilise les mètres. Le module de section est en cm³, la surface est en cm², les moments sont en N·m, la contrainte est en MPa et le couple est en N·m ou N·m/m. Lisez l'unité imprimée à côté de chaque champ avant de taper.
Étape 1 : choisissez le module à pente fixe ou le suivi mono-axe
| Mode | Choisissez-le lorsque | Sortie principale |
|---|---|---|
| Structure à pente fixe | Les modules restent à un angle sur les poutres, chevrons, piliers et poutres de renforcement. | Charges de vent et de neige, utilisation des efforts des éléments et vérification des déformations. |
| Suivi à une seule axe | Une rangée tourne autour d'un tube de couple et doit être vérifiée à différents angles de suivi. | Le couple de vent et de gravité, le couple unitaire et la demande de couple régulateur. |
Si votre projet utilise une table de sol ou de toit conventionnelle, commencez par l'inclinaison fixe. Si votre projet utilise une rangée rotative comme les systèmes décrits sur notre page de suivi solaire, choisissez le traqueur. Les deux onglets conservent leurs propres valeurs d'entrée, donc vous pouvez passer d'un à l'autre sans mélanger les modèles.
Comment utiliser le calculateur à inclinaison fixe
Entrer le module et la mise en page du tableau
Saisissez la longueur du module, la largeur du module et la masse du module à partir de la fiche technique du module. Ensuite, saisissez le nombre de rangées de disposition et le nombre de modules par rangée.
Longueur totale de la poutre est la longueur modélisée utilisée pour distribuer les charges des modules le long des purlins. Longueur de la poutre est la portée de la poutre pertinente utilisée par le calcul de charge distribuée du fichier de travail. Ne saisissez pas la longueur totale du projet à moins qu'elle ne soit la même que la longueur modélisée.
Saisissez les entrées de vent
L'outil calcule d'abord la pression de vent de base en utilisant w = 0,5 × ρ × V². Voici, ρ est la densité de l'air et V est conçu pour la vitesse du vent.
Le chargement de vent de conception applique ensuite le facteur de réponse aux rafales βz, coefficient de forme microseconde, et facteur de hauteur μz. Ces coefficients ne sont pas des constantes universelles. Sélectionnez-les à partir des normes du projet et des bases de conception. Le tableau μz en bas de la page du calculateur reproduit les valeurs du cahier de travail fourni pour les catégories de terrain A à D.
Saisissez les entrées de neige
Saisissez le coefficient de neige μr, densité de la neige, et l'épaisseur de la neige. L'outil calcule la pression de la neige de base à partir de la densité, de la gravité et de l'épaisseur, puis la multiplie par μr.
Utilisez le tableau mono-pente sur la calculatrice pour correspondre μr à l'angle de pente α indiqué dans le cahier de travail. Par exemple, ce tableau donne μr = 1.00 pour des pentes jusqu'à 25°, 0.85 à 30°, 0.70 à 35°, et 0 à 60° ou plus. Utilisez ces valeurs uniquement lorsque她们 sont valides pour les normes de votre projet et les conditions de charge.
Ajouter les propriétés de la section de l'élément
Ouvrir Propriétés de la section de l'élément. Pour la poutre, la poutre et le poteau, entrez la modulilité de section nette sur chaque axe (Wnx et Wny), la surface nette Un, et les facteurs γ utilisés par le cahier de travail. Entrez également la surface de conception de la traverse et la résistance de conception du matériau.
C'est là que les débutants utilisent souvent les données incorrectes. Ne tapez pas la largeur ou la hauteur extérieure d'un profil dans un champ de modulilité de section. Wnx et Wny sont des propriétés géométriques calculées, généralement listées dans un tableau de profil ou un dessin technique.
Ajouter les forces, les moments et les déformations réelles
Ouvrir Forces et moments de l'élément. Entrez la force axiale N et les moments de flexion Mx et My pour le cas de charge en vérification. Ensuite, entrez les longueurs de l'élément et les déformations réelles de votre analyse structurelle.
Le calculateur ne génère pas une analyse complète de la structure à partir de la disposition du module. Il vérifie les forces et les déformations que vous entrez. Cette distinction est importante : les entrées environnementales calculent les valeurs de charge, tandis que les valeurs de demande des éléments doivent toujours provenir d'un modèle structurel approprié ou d'un cahier de travail vérifié.
Lire les résultats fixes-tilt
Les cartes supérieures montrent la charge de vent de conception, la pression de vent de base et la charge de neige de conception. La liste des charges distribuées montre comment ces charges sont réparties sur la poutre, la table et la poutre en utilisant les formules du cahier de travail.
Le tableau de résistance compare les contraintes combinées de l'élément avec la résistance de conception entrée. L'utilisation est la demande divisée par la capacité. Le tableau des déformations compare le mouvement réel avec la limite du cahier de travail pour chaque élément.
Exemple de « fixed-tilt » fonctionnant avec les valeurs par défaut
Le modèle à inclinaison fixe par défaut utilise un module de 1 650 × 991 mm pesant 16,5 kg, disposé en 2 rangées de 11 modules. La vitesse du vent est de 26,84 m/s, la densité de l'air est de 1,25 kg/m³, βz est égal à 1,00, μs est égal à 1,30 et μz est égal à 1,00. La densité de la neige est de 130 kg/m³, la hauteur de neige est de 0,11 m et μr est égal à 0,85.
Avec ces valeurs, la calculatrice donne le résultat suivant :
| Résultat | Sortie par défaut | Signification en langage clair |
|---|---|---|
| Pression de vent de base | 450,24 Pa | Pression calculée à partir de la densité de l'air saisie et de la vitesse du vent, avant application des trois coefficients de vent. |
| Charge de vent de calcul | 585,31 N/m² | Pression de base après application de βz, μs et μz. |
| Charge de neige de calcul | 121,55 N/m² | La pression de la neige est calculée en fonction du coefficient μr saisi. |
| Utilisation de la résistance maximale par défaut | Chevrons : 80,41 TP3T | Dans cet exemple, c'est la poutre qui se rapproche le plus de la résistance de calcul saisie. |
| Vérification de la déviation par défaut la plus proche | Poutre : 15,0 / 17,5 mm | La déformation réelle est inférieure à la limite affichée, mais elle s'en rapproche davantage que lors des deux autres contrôles. |
Toutes les lignes relatives à la résistance et à la déformation par défaut affichent la mention “ Conforme ”, mais cela signifie simplement que les valeurs fournies dans le classeur se situent dans les limites indiquées. Si vous modifiez la résistance de calcul, les propriétés de la section, les moments, les forces, les longueurs ou les déformations réelles, le résultat peut changer immédiatement. Un échantillon jugé conforme ne prouve pas qu’un autre site ou profil soit adéquat.
Comment utiliser le calculateur de suiveur mono-axe
Saisir la géométrie des rangées et des modules
Saisissez la longueur du module, la largeur du module, la masse du module, le nombre de modules par rangée, la longueur du tube de couple et la longueur du module côté vent. Le modèle de suiveur utilise le mètre ; ne collez donc pas de valeurs en millimètres provenant de l'onglet « Inclinaison fixe ».
Définir le cas de vent à 0°
Saisissez les valeurs de βz, μz, la densité de l'air, la vitesse du vent, ainsi que les valeurs de Cp positif et de Cp négatif pour la position à 0°. Le calculateur utilise la moyenne des deux valeurs de Cp pour afficher la charge de vent de calcul et leur différence pour le couple de vent excentrique.
Définir le cas de vent à 45°
Répétez les données relatives au vent pour la position à 45°. Ne partez pas du principe que les mêmes coefficients de vitesse de vent ou de pression s'appliquent automatiquement. Utilisez les valeurs indiquées dans les spécifications de conception du suiveur solaire ou dans l'étude éolienne.
Ajouter les valeurs relatives à la gravité et à la neige
L'excentricité gravitationnelle correspond à la distance entre l'axe de rotation et le centre de masse concerné. L'angle du suiveur détermine la composante du couple gravitationnel. Saisissez μr, la densité de la neige et la hauteur de neige pour obtenir les résultats relatifs à la neige.
Lire le couple de l'unité de commande
Les résultats distinguent le couple excentrique dû au vent et le couple excentrique dû à la gravité, puis divisent chaque couple par la longueur de l'axe pour obtenir une valeur en N·m/m. La valeur déterminante est la plus grande valeur absolue parmi les deux cas présentés pour le suiveur solaire.
Exemple de Tracker utilisant les paramètres par défaut
La rangée de capteurs par défaut comprend 56 modules, mesurant chacun 2,15 × 1,06 m et pesant 30 kg, montés sur un tube de couple de 60,7 m. Le cas de vent à 0° utilise une vitesse de 25 m/s ; le cas à 45° utilise une vitesse de 15 m/s. Le couple unitaire déterminant qui en résulte est de 176,58 N·m/m.
| Résultat par défaut du suivi | Valeur |
|---|---|
| Couple excentrique dû au vent à 0° | 10 718,42 N·m |
| Couple de l'éolienne à 0° | 176,58 N·m/m |
| Couple excentrique dû au vent à 45° | 3 858,63 N·m |
| Couple d'excentricité dû à la gravité | 1 513,43 N·m |
| Couple total de l'unité à 45° | 88,50 N·m/m |
| Charge de neige de calcul | 0,175 kN/m² |
Utilisez le couple de l'unité de commande comme donnée d'entrée pour l'étape d'ingénierie suivante, par exemple pour vérifier le tube de couple, l'unité d'entraînement, les roulements, les amortisseurs et la réponse des rames. Le calculateur ne garantit pas que ces composants soient adaptés.
Comment utiliser les trois sections de référence
Combinaisons de charges
Le tableau des combinaisons de charges répertorie 12 facteurs issus du cahier de travail fourni. Les combinaisons de charges comprennent la gravité pondérée, le vent positif ou négatif et la neige. Les combinaisons de flèche utilisent des coefficients de service. Ce tableau est donné à titre de référence ; il ne génère pas automatiquement de nouvelles forces dans les barres au sein de l'outil de navigation. Appliquez la combinaison appropriée dans votre analyse structurelle, puis saisissez les forces et moments résultants dans les champs correspondant aux barres.
Coefficient de hauteur de pression du vent μz
Recherchez la hauteur du projet dans la première colonne, puis repérez le type de terrain correspondant (A, B, C ou D). Les remarques figurant sous le tableau décrivent les catégories de terrain utilisées dans le cahier d'exercices. Si la hauteur se situe entre deux lignes, appliquez la règle d'interpolation ou de sélection prévue par la norme applicable, plutôt que de choisir une valeur à vue d'œil.
Coefficient de neige pour une pente à une seule inclinaison μr
Le schéma distingue la répartition horizontale de la neige de la pente du toit et indique la valeur α au niveau du bord inférieur du toit. Choisissez dans le tableau la valeur μr qui correspond à la pente du toit. Ne considérez pas la longue barre horizontale représentant la neige comme la surface du toit ; elle correspond à la répartition uniforme de la neige indiquée dans les données sources.
Que signifient les termes “ Pass ”, “ Review ”, « utilisation » et « déviation » ?
Stress correspond à la demande interne calculée par zone. Résistance de calcul correspond à la valeur de comparaison autorisée que vous avez saisie. Utilisation correspond à la contrainte divisée par la résistance de calcul. Une valeur de 80% signifie que la contrainte calculée est égale à 80% de la résistance saisie ; une valeur de 105% signifie qu'elle est supérieure de 5% à celle-ci.
L'outil attribue la mention “ Conforme ” aux valeurs d'utilisation inférieures ou égales à 100%, et la mention “ À vérifier ” aux valeurs supérieures à 100%. En ce qui concerne la déformation, il attribue la mention “ Conforme ” à la ligne lorsque la déformation réelle est inférieure ou égale à la limite affichée. Il s'agit là de comparaisons numériques et non d'une validation technique.
Une conception réelle peut également nécessiter des vérifications concernant le flambage, le flambage local, le flambage latéro-torsionnel, la fatigue, la résistance des assemblages, l'arrachement, l'appui, le renversement des fondations, le glissement, la résistance du sol, la réponse dynamique du suiveur solaire, les conditions de montage, la perte due à la corrosion, les tolérances et les cas accidentels. Demandez à l'ingénieur chargé du projet quelles sont les vérifications à effectuer.
Neuf erreurs courantes à éviter lors de la saisie
- Mélanger les millimètres et les mètres. Cela peut multiplier le résultat par 1 000, voire plus.
- Saisie de la pression du vent en tant que vitesse du vent. La vitesse du vent est exprimée en m/s ; la pression est une valeur calculée en Pa.
- Utilisation des dimensions du module pour l'ensemble du tableau. La taille du module et la longueur des éléments de structure sont des paramètres à saisir séparément.
- Estimer μz à partir de la seule hauteur. La catégorie de terrain influe également sur le coefficient.
- Utilisation de la profondeur de neige sans en vérifier la densité. Des profondeurs identiques peuvent entraîner des charges différentes lorsque la densité de la neige varie.
- Saisie des dimensions du profilé dans Wnx ou Wny. Le module de section doit être obtenu à partir d'un calcul des propriétés de la section ou d'un tableau.
- Conservation des forces définies dans le classeur pour un nouveau projet. Les moments et les forces par défaut décrivent l'échantillon, et non votre référentiel.
- Considérer les combinaisons de référence comme automatiques. Les champs de demande des membres doivent encore être associés aux résultats d'analyse de manière correcte.
- Interpréter “ Pass ” comme signifiant « prêt à être autorisé ». Il ne présente que la comparaison programmée dans l'outil.
Enregistrez un ensemble de données de saisie vérifiées, ne modifiez qu'une seule valeur à la fois et notez quel résultat change. Cela permet de repérer plus facilement les erreurs d'unité et les dépendances inattendues. Utilisez le bouton « Réinitialiser » chaque fois que vous souhaitez revenir aux paramètres par défaut du classeur.
Questions fréquentes
Puis-je utiliser ce calculateur sans avoir d'expérience en ingénierie ?
Vous pouvez l'utiliser pour comprendre les relations entre les différents éléments et établir une comparaison préliminaire. Dans le cadre d'une vérification de projet, les coefficients, les caractéristiques de la section, les efforts d'analyse et les critères d'acceptation doivent être fournis ou vérifiés par une personne qualifiée en conception structurelle.
Où puis-je trouver la vitesse de vent de dimensionnement appropriée ?
Reportez-vous aux principes de conception du projet, à l'autorité compétente ou à la carte et à la méthode requises par la norme adoptée localement. Ne reprenez pas la vitesse du vent indiquée par une application météo ou provenant d'une autre ville.
Le calculateur applique-t-il automatiquement toutes les combinaisons de charges ?
Non. Il affiche le tableau de combinaison du classeur à titre de référence. Saisissez les efforts et les moments des barres à partir du cas d'analyse structurelle combinée approprié.
Que dois-je faire lorsqu'un résultat indique “ À vérifier ” ?
Vérifiez tout d'abord les unités et les données sources. Si les données saisies sont correctes, demandez à l'ingénieur en structure de vérifier la section, la portée, le contreventement, le chemin de charge, le modèle d'analyse et les critères d'acceptation. Ne corrigez pas un résultat dépassant les limites en modifiant un coefficient sans l'avis d'un expert technique.
Pourquoi une légère augmentation de la vitesse du vent entraîne-t-elle une variation de pression aussi importante ?
La pression de base due au vent est proportionnelle au carré de la vitesse du vent. Si la vitesse augmente de 10%, la pression augmente d'environ 21% avant l'application d'autres coefficients.
Ce calculateur permet-il de dimensionner des fondations ou des ancrages de toiture ?
Non. Il ne prend pas en compte le sol, le remblai, les pieux, la résistance à l'arrachement des ancrages, la capacité de la toiture ni les détails des assemblages. Utilisez notre calculateur de charge de vent et de neige pour obtenir une autre vue préliminaire des charges, puis réaliser les vérifications spécifiques au projet concernant les fondations et les raccordements.
Puis-je l'utiliser aussi bien pour des éléments en acier qu'en aluminium ?
La comparaison des contraintes tient compte des propriétés modifiables des sections et de la résistance de calcul, mais les vérifications de résistance appropriées varient en fonction du matériau et de la norme. Vérifiez le modèle de l'élément, les coefficients de sécurité, les règles de flambage et les valeurs de résistance auprès de l'ingénieur chargé du projet.
En quoi les unités à inclinaison fixe et les unités à suivi solaire diffèrent-elles ?
Ces deux modes reproduisent des modèles de cahier d'exercices différents. La géométrie à inclinaison fixe est principalement exprimée en millimètres, tandis que la géométrie du suiveur est exprimée en mètres, car son résultat principal est le couple par mètre de tube.
Prêt à tester vos propres données de projet ?
Ouvrez la calculatrice dans un deuxième onglet, gardez ce guide à portée de main et remplacez les valeurs par défaut uniquement par des valeurs vérifiées. Pour bénéficier d'une assistance concernant le système de montage, envoyez à LuminVolt la disposition de vos modules, les charges du site et les plans du projet.